軸承鋼如何切削高精度螺紋

㈠ 求軸類零件的加工工藝

軸類零件是機器中經常遇到的典型零件之一。它在機械中主要用於支承齒輪、帶輪、凸輪以及連桿等傳動件，以傳遞扭矩。按結構形式不同，軸可以分為階梯軸、錐度心軸、光軸、空心軸、曲軸、凸輪軸、偏心軸、各種絲杠等。

圖 軸的種類

a)光軸 b)空心軸 c)半軸 d)階梯軸 e)花鍵軸 f)十字軸 g）偏心軸

h)曲軸 i) 凸輪軸

1 軸類零件的功用、結構特點

軸類零件是機器中經常遇到的典型零件之一。它在機械中主要用於支承齒輪、帶輪、凸輪以及連桿等傳動件，以傳遞扭矩。按結構形式不同，軸可以分為階梯軸、錐度心軸、光軸、空心軸、曲軸、凸輪軸、偏心軸、各種絲杠等。它主要用來支承傳動零部件，傳遞扭矩和承受載荷。軸類零件是旋轉體零件，其長度大於直徑，一般由同心軸的外圓柱面、圓錐面、內孔和螺紋及相應的端面所組成。根據結構形狀的不同，軸類零件可分為光軸、階梯軸、空心軸和曲軸等。

軸的長徑比小於5的稱為短軸，大於20的稱為細長軸，大多數軸介於兩者之間。

1.1軸類零件的毛坯和材料

1.1.1軸類零件的毛坯

軸類毛坯 常用圓棒料和鍛件；大型軸或結構復雜的軸採用鑄件。毛坯經過加熱鍛造後，可使金屬內部纖維組織沿表面均勻分布，獲得較高的抗拉、抗彎及抗扭強度。

根據生產規模的不同，毛坯的鍛造方式有自由鍛和模鍛兩種。中小批生產多採用自由鍛，大批大量生產時採用模鍛。

1.1.2軸類零件的材料

軸類零件材料 常用45鋼，精度較高的軸可選用40Cr、軸承鋼GCr15、彈簧鋼65Mn，也可選用球墨鑄鐵；對高速、重載的軸，選用20Mn2B、20Cr等低碳合金鋼或38CrMoAl氮化鋼。

45鋼是軸類零件的常用材料，它價格便宜經過調質（或正火）後，可得到較好的切削性能，而且能獲得較高的強度和韌性等綜合機械性能，淬火後表面硬度可達45～52HRC。

40Cr等合金結構鋼適用於中等精度而轉速較高的軸類零件，這類鋼經調質和淬火後，具有較好的綜合機械性能。

軸承鋼GCr15和彈簧鋼65Mn，經調質和表面高頻淬火後，表面硬度可達50～58HRC，並具有較高的耐疲勞性能和較好的耐磨性能，可製造較高精度的軸。

精密機床的主軸（例如磨床砂輪軸、坐標鏜床主軸）可選用38CrMoAIA氮化鋼。這種鋼經調質和表面氮化後，不僅能獲得很高的表面硬度，而且能保持較軟的芯部，因此耐沖擊韌性好。與滲碳淬火鋼比較，它有熱處理變形很小，硬度更高的特性。

2 軸類零件一般加工要求及方法

2.1 軸類零件加工工藝規程注意點

在學校機械加工實習課中，軸類零件的加工是學生練習車削技能的最基本也最重要的項目，但學生最後完工工件的質量總是很不理想，經過分析主要是學生對軸類零件的工藝分析工藝規程制訂不夠合理。

軸類零件中工藝規程的制訂，直接關繫到工件質量、勞動生產率和經濟效益。一零件可以有幾種不同的加工方法，但只有某一種較合理，在制訂機械加工工藝規程中，須注意以下幾點。

1.零件圖工藝分析中，需理解零件結構特點、精度、材質、熱處理等技術要求，且要研究產品裝配圖，部件裝配圖及驗收標准。

2.滲碳件加工工藝路線一般為：下料→鍛造→正火→粗加工→半精加工→滲碳→去碳加工（對不需提高硬度部分）→淬火→車螺紋、鑽孔或銑槽→粗磨→低溫時效→半精磨→低溫時效→精磨。

3.粗基準選擇：有非加工表面，應選非加工表面作為粗基準。對所有表面都需加工的鑄件軸，根據加工餘量最小表面找正。且選擇平整光滑表面，讓開澆口處。選牢固可靠表面為粗基準，同時，粗基準不可重復使用。

4.精基準選擇：要符合基準重合原則，盡可能選設計基準或裝配基準作為定位基準。符合基準統一原則。盡可能在多數工序中用同一個定位基準。盡可能使定位基準與測量基準重合。選擇精度高、安裝穩定可靠表面為精基準。

工藝規程制訂得是否合理，直接影響工件的質量、勞動生產率和經濟效益。一個零件可以用幾種不同的加工方法製造，但在一定的條件下，只有某一種方法是較合理的。因此，在制訂工藝規程時，必須從實際出發，根據設備條件、生產類型等具體情況，盡量採用先進加工方法，制訂出合理的工藝規程。

2.2 軸類零件加工的技術要求

1 尺寸精度軸類零件的主要表面常為兩類，一類是與軸承的內圈配合的外圓軸頸，即支承軸頸，用於確定軸的位置並支承軸，尺寸精度要求較高，通常為IT5～IT7；另一類為與各類傳動件配合的軸頸，即配合軸頸，其精度稍低，通常為IT6~IT9。

2 幾何形狀精度主要指軸頸表面、外圓錐面、錐孔等重要表面的圓度、圓柱度。其誤差一般應限制在尺寸公差范圍內，對於精密軸，需在零件圖上另行規定其幾何形狀精度。

3 相互位置精度包括內、外表面，重要軸面的同軸度、圓的徑向跳動、重要端面對軸心線的垂直度、端面間的平行度等。

4 表面粗糙度軸的加工表面都有粗糙度的要求，一般根據加工的可能性和經濟性來確定。

2.3 軸類零件的熱處理

1鍛造毛坯在加工前，均需安排正火或退火處理，使鋼材內部晶粒細化，消除鍛造應力，降低材料硬度，改善切削加工性能。

2調質一般安排在粗車之後、半精車之前，以獲得良好的物理力學性能。

3表面淬火一般安排在精加工之前，這樣可以糾正因淬火引起的局部變形。

4精度要求高的軸，在局部淬火或粗磨之後，還需進行低溫時效處理。

2.4 典型軸類零件加工工藝改進的方法

對於7級精度、表面粗糙度Ra0.8～0.4μm的一般傳動軸，其工藝路線是：正火－車端面鑽中心孔－粗車各表面－精車各表面－銑花鍵、鍵槽－熱處理－修研中心孔－粗磨外圓－精磨外圓－檢驗。

由於細長軸剛性很差，在加工中極易變形，對加工精度和加工質量影響很大。為此，生產中常採用下列措施予以解決。

2.4.1 改進工件的裝夾方法

粗加工時，由於切削餘量大，工件受的切削力也大，一般採用卡頂法，尾座頂尖採用彈性頂尖，可以使工件在軸向自由伸長。但是，由於頂尖彈性的限制，軸向伸長量也受到限制，因而頂緊力不是很大。在高速、大用量切削時，有使工件脫離頂尖的危險。採用卡拉法可避免這種現象的產生。

精車時，採用雙頂尖法（此時尾座應採用彈性頂尖）有利於提高精度，其關鍵是提高中心孔精度。

2.4.2採用跟刀架

跟刀架是車削細長軸極其重要的附件。採用跟刀架能抵消加工時徑向切削分力的影響，從而減少切削振動和工件變形，但必須注意仔細調整，使跟刀架的中心與機床頂尖中心保持一致。

2.4.3採用反向進給

車削細長軸時，常使車刀向尾座方向作進給運動（此時應安裝卡拉工具），這樣刀具施加於工件上的進給力方向朝向尾座，因而有使工件產生軸向伸長的趨勢，而卡拉工具大大減少了由於工件伸長造成的彎曲變形。

2.4.4採用車削細長軸的車刀

車削細長軸的車刀一般前角和主偏角較大，以使切削輕快，減小徑向振動和彎曲變形。粗加工用車刀在前刀面上開有斷屑槽，使斷屑容易。精車用刀常有一定的負刃傾角，使切屑流向待加工面。

3 典型軸類零件的加工工藝

軸類零件是常見的典型零件之一。按軸類零件結構形式不同，一般可分為光軸、階梯軸和異形軸三類；或分為實心軸、空心軸等。它們在機器中用來支承齒輪、帶輪等傳動零件，以傳遞轉矩或運動。

台階軸的加工工藝較為典型，反映了軸類零件加工的大部分內容與基本規律。下面就以減速箱中的傳動軸為例，介紹一般台階軸的加工工藝。

3.1零件圖樣分析

3.1 傳動軸

3.1所示零件是減速器中的傳動軸。它屬於台階軸類零件，由圓柱面、軸肩、螺紋、螺尾退刀槽、砂輪越程槽和鍵槽等組成。軸肩一般用來確定安裝在軸上零件的軸向位置，各環槽的作用是使零件裝配時有一個正確的位置，並使加工中磨削外圓或車螺紋時退刀方便；鍵槽用於安裝鍵，以傳遞轉矩；螺紋用於安裝各種鎖緊螺母和調整螺母。

根據工作性能與條件，該傳動軸圖樣(圖3.1)規定了主要軸頸M，N，外圓P、Q以及軸肩G、H、I有較高的尺寸、位置精度和較小的表面粗糙度值，並有熱處理要求。這些技術要求必須在加工中給予保證。因此，該傳動軸的關鍵工序是軸頸M、N和外圓P、Q的加工。

3.2確定毛坯

該傳動軸材料為45鋼，因其屬於一般傳動軸，故選45鋼可滿足其要求。

本例傳動軸屬於中、小傳動軸，並且各外圓直徑尺寸相差不大，故選擇￠60mm的熱軋圓鋼作毛坯。

3.3確定主要表面的加工方法

傳動軸大都是回轉表面，主要採用車削與外圓磨削成形。由於該傳動軸的主要表面M、N、P、Q的公差等級(IT6)較高，表面粗糙度Ra值(Ra=0.8 um)較小，故車削後還需磨削。外圓表面的加工方案可為：

粗車→半精車→磨削。

3.4確定定位基準

合理地選擇定位基準，對於保證零件的尺寸和位置精度有著決定性的作用。由於該傳動軸的幾個主要配合表面(Q、P、N、M)及軸肩面(H、G)對基準軸線A-B均有徑向圓跳動和端面圓跳動的要求，它又是實心軸，所以應選擇兩端中心孔為基準，採用雙頂尖裝夾方法，以保證零件的技術要求。

粗基準採用熱軋圓鋼的毛坯外圓。中心孔加工採用三爪自定心卡盤裝夾熱軋圓鋼的毛坯外圓，車端面、鑽中心孔。但必須注意，一般不能用毛坯外圓裝夾兩次鑽兩端中心孔，而應該以毛坯外圓作粗基準，先加工一個端面，鑽中心孔，車出一端外圓；然後以已車過的外圓作基準，用三爪自定心卡盤裝夾(有時在上工步已車外圓處搭中心架)，車另一端面，鑽中心孔。如此加工中心孔，才能保證兩中心孔同軸。

3.5劃分階段

對精度要求較高的零件，其粗、精加工應分開，以保證零件的質量。

該傳動軸加工劃分為三個階段：粗車(粗車外圓、鑽中心孔等)，半精車(半精車各處外圓、台階和修研中心孔及次要表面等)，粗、精磨(粗、精磨各處外圓)。各階段劃分大致以熱處理為界。

3.6熱處理工序安排

軸的熱處理要根據其材料和使用要求確定。對於傳動軸，正火、調質和表面淬火用得較多。該軸要求調質處理，並安排在粗車各外圓之後，半精車各外圓之前。

綜合上述分析，傳動軸的工藝路線如下：

下料→車兩端面，鑽中心孔→粗車各外圓→調質→修研中心孔→半精車各外圓，車槽，倒角→車螺紋→劃鍵槽加工線→銑鍵槽→修研中心孔→磨削→檢驗。

3.7加工尺寸和切削用量

傳動軸磨削餘量可取0.5mm，半精車餘量可選用1.5mm。加工尺寸可由此而定，見該軸加工工藝卡的工序內容。

車削用量的選擇，單件、小批量生產時，可根據加工情況由工人確定；一般可由《機械加工工藝手冊》或《切削用量手冊》中選取。

3.8擬定工藝過程

定位精基準面中心孔應在粗加工之前加工，在調質之後和磨削之前各需安排一次修研中心孔的工序。調質之後修研中心孔為消除中心孔的熱處理變形和氧化皮，磨削之前修研中心孔是為提高定位精基準面的精度和減小錐面的表面粗糙度值。擬定傳動軸的工藝過程時，在考慮主要表面加工的同時，還要考慮次要表面的加工。在半精加工￠52mm、￠44mm及M24mm外圓時，應車到圖樣規定的尺寸，同時加工出各退刀槽、倒角和螺紋；三個鍵槽應在半精車後以及磨削之前銑削加工出來，這樣可保證銑鍵槽時有較精確的定位基準，又可避免在精磨後銑鍵槽時破壞已精加工的外圓表面。

在擬定工藝過程時，應考慮檢驗工序的安排、檢查項目及檢驗方法的確定

㈡ 傳動軸加工工藝過程

傳動軸的加工工藝和過程步驟：

1、首先鍛件毛坯兩端鑽中心孔，粗車外圓幾大檔台階；

2、進行調質；

3、半精車各檔台階，外圓和長度放餘量，然後搭中心架車對總長；

4、中心架上鑽軸內通孔；

5、搪兩端錐孔，兩端鑲悶頭，鑽中心孔，為磨削做准備；

6、精車各檔外圓及台階平面,放磨削餘量，並且車外圓上各槽，倒角；

7、磨削各檔外圓及台階平面到尺寸；

8、裝配後在本車床上加工各螺紋。

傳動軸是由軸管、伸縮套和萬向節組成。伸縮套能自動調節變速器與驅動橋之間距離的變化。萬向節是保證變速器輸出軸與驅動橋輸入軸兩軸線夾角的變化，並實現兩軸的等角速傳動。

後輪驅動的傳動軸採用空心結構，以便減輕重量，但是軸的直徑很大，以便具有足夠的強度。傳動軸結構中採用通了鋼、鋁和石墨。有些傳動軸採用了橡膠扭轉減振器。

在空心軸的兩端分別焊接有一個萬向節叉和花鍵短軸（有的不用）。傳動軸必須經過嚴格的試驗和精心的平衡，以免發生振動。傳動軸經常高速轉動，因此，如果彎曲，不平衡，或者柔性萬向節有磨損，都會引起嚴重破壞。

十字軸式萬向節由位於中間的一個十字軸和兩個萬向節叉所組成。萬向節叉通過通常叫作軸承蓋的滾針軸承組件連接到十字軸上。

通過卡環、U形螺栓或者用螺釘固定的壓板，將軸承蓋固定在萬向節叉內。軸承蓋內的滾子包圍著十字軸軸端（這些軸端也叫做耳軸）。這樣就使萬向節叉能夠在十字軸上以最小的摩擦擺動。

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作用：

傳動軸是汽車傳動系中傳遞動力的重要部件，它的作用是與變速箱、驅動橋一起將發動機的動力傳遞給車輪，使汽車產生驅動力。

用途：

專用汽車傳動軸主要用在油罐車，加油車，灑水車，吸污車，吸糞車，消防車，高壓清洗車，道路清障車，高空作業車。